JPH0575066A - 半導体メモリ - Google Patents

半導体メモリ

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JPH0575066A
JPH0575066A JP3262746A JP26274691A JPH0575066A JP H0575066 A JPH0575066 A JP H0575066A JP 3262746 A JP3262746 A JP 3262746A JP 26274691 A JP26274691 A JP 26274691A JP H0575066 A JPH0575066 A JP H0575066A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
memory cell
transistors
cell area
film
transistor
Prior art date
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Pending
Application number
JP3262746A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiyuki Nishihara
利幸 西原
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】メモリセル面積を縮小しても、フリップフロッ
プの負荷用トランジスタが短チャネル化のためにパンチ
スルーするのを防止し、負荷用トランジスタの特性が変
動するのも防止して、高密度化を可能にする。 【構成】接地電位に固定されているPウェル33と電源
電位に固定されているNウェル32とを貫通してP型の
Si基板31に達する溝43内に、フリップフロップの
負荷用トランジスタであるPMOSトランジスタ15が
縦方向に埋設されている。このため、メモリセル面積と
は独立にPMOSトランジスタ15の所望のチャネル長
を確保することができ、またメモリセル面積の縮小に伴
って層間絶縁膜が薄くなっても、ビット線等からの電界
によってPMOSトランジスタ15のチャネル部に電荷
が誘起されない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、完全CMOS型SRA
Mと称されている半導体メモリに関するものである。
【0002】
【従来の技術】図6は、完全CMOS型SRAMのメモ
リセルの等価回路を示している。このメモリセルのフリ
ップフロップ11は駆動用のNMOSトランジスタ1
2、13と負荷用のPMOSトランジスタ14、15と
から成っており、このフリップフロップ11と転送用の
NMOSトランジスタ16、17とでメモリセルが構成
されている。
【0003】NMOSトランジスタ12、13のソース
部には接地線21が接続されており、PMOSトランジ
スタ14、15のソース部には電源線22が接続されて
いる。また、ワード線23がNMOSトランジスタ1
6、17のゲート電極になっており、これらのNMOS
トランジスタ16、17の各々の一方のソース・ドレイ
ン部に真補のビット線24、25が接続されている。
【0004】ところで、近年においては、PMOSトラ
ンジスタ14、15を多結晶Si薄膜トランジスタで構
成し、バルクトランジスタであるNMOSトランジスタ
12、13上にPMOSトランジスタ14、15を積層
させて、メモリセル面積を抵抗負荷型SRAM並みに縮
小した積層CMOS型SRAMが提案されている(例え
ば、「IEDM88」p.48〜51)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、メモリセル
面積の縮小に伴って、PMOSトランジスタ14、15
のチャネル長も短くなるので、PMOSトランジスタ1
4、15でパンチスルーが発生し易くなる。従って、上
述の従来例では高密度化に限界がある。
【0006】また、メモリセル面積の縮小に伴って、層
間絶縁膜も薄くなるので、PMOSトランジスタ14、
15のチャネル部がビット線24、25等に近くなる。
このため、ビット線24、25等からの電界によってP
MOSトランジスタ14、15のチャネル部に電荷が誘
起される。この結果、PMOSトランジスタ14、15
にオフ時のリーク電流が流れて、PMOSトランジスタ
14、15の特性が変動する。従って、このことによっ
ても、上述の従来例では高密度化に限界がある。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1の半導体メモリ
では、電位固定された導電層32、33に溝42、43
が設けられており、前記溝42、43の開口部と底部と
を結ぶ方向がチャネル長の方向となる様にフリップフロ
ップ11の負荷用トランジスタ14、15が前記溝4
2、43内に埋設されている。
【0008】請求項2の半導体メモリでは、絶縁層62
に溝42、43が設けられており、前記溝42、43の
開口部と底部とを結ぶ方向がチャネル長の方向となる様
にフリップフロップ11の負荷用トランジスタ14、1
5が前記溝42、43内に埋設されている。
【0009】
【作用】本願の発明による半導体メモリでは、負荷用ト
ランジスタ14、15が溝42、43内に縦方向に埋設
されているので、メモリセル面積とは独立に負荷用トラ
ンジスタ14、15の所望のチャネル長を確保すること
ができる。このため、メモリセル面積を縮小しても、負
荷用トランジスタ14、15が短チャネル化のためにパ
ンチスルーするのを防止することができる。
【0010】また、負荷用トランジスタ14、15が溝
42、43内に縦方向に埋設されているので、メモリセ
ル面積の縮小に伴って層間絶縁膜が薄くなっても、負荷
用トランジスタ14、15のチャネル部がビット線2
4、25等から遠く離れている。しかも、溝42、43
は電位固定された導電層32、33または絶縁層62に
設けられている。このため、メモリセル面積を縮小して
も、ビット線24、25等からの電界によって負荷用ト
ランジスタ14、15のチャネル部に電荷が誘起され
ず、負荷用トランジスタ14、15のオフ時にリーク電
流が流れなくて、負荷用トランジスタ14、15の特性
が変動するのを防止することができる。
【0011】
【実施例】以下、本願の発明の第1及び第2実施例を、
図1〜6を参照しながら説明する。
【0012】図1、2が第1実施例を示しており、図3
がその製造工程を示している。この第1実施例を製造す
るためには、図3(a)に示す様に、P型のSi基板3
1にNウェル32を形成し、更にその中にPウェル33
を形成した後、素子間分離用のSiO2 膜34とNMO
Sトランジスタ12、13、16、17のゲート酸化膜
であるSiO2 膜35とを形成する。
【0013】そして、NMOSトランジスタ12、13
のゲート電極12a、13aとワード線23とを多結晶
Si膜で形成し、NMOSトランジスタ12、13、1
6、17のソース・ドレイン部になるn+ 層36a〜3
6gをPウェル33の活性領域中に形成する。
【0014】なお、ゲート電極12aはコンタクト孔3
7a、37bを介してn+ 層36d、36fに夫々コン
タクトさせ、ゲート電極13aはコンタクト孔37cを
介してn+ 層36bにコンタクトさせる。ゲート電極1
2a、13a及びワード線23は、層間絶縁膜41で覆
う。
【0015】その後、層間絶縁膜41とゲート電極13
a、12aの一部ずつとPウェル33とNウェル32と
を貫通してSi基板31に達する溝42、43を形成す
る。そして、層間絶縁膜41等をマスクにしてBF2
4をイオン注入して、溝42、43の底部にp+ 層45
等を形成する。
【0016】次に、CVD法でSiO2 膜46(図3
(b))を溝42、43の内面を含む全面に形成し、更
に溝42、43を埋める様にレジスト(図示せず)を全
面に塗布する。そして、このレジストを所定時間だけエ
ッチングして、ゲート電極12a、13aの高さの途中
までレジストを残す。
【0017】その後、このレジストをマスクにしてSi
2 膜46をエッチングし、更にレジストを除去してか
らSiO2 膜46をエッチバックして、図3(b)に示
す様に、溝42、43の側壁のうちでPウェル33の表
面よりも僅かに高い位置までSiO2 膜46を残す。
【0018】次に、図3(c)に示す様に、溝42、4
3内から層間絶縁膜41上にかけて広がるPMOSトラ
ンジスタ14、15の活性層47、48を、多結晶Si
薄膜で形成する。
【0019】そして、BF2 51を斜め方向からイオン
注入して、PMOSトランジスタ14、15のドレイン
部になるp+ 層52、53を、活性層47、48のうち
で層間絶縁膜41上からPウェル33の表面近傍にかけ
て形成する。p+ 層52、53は、溝42、43に臨ん
でいるゲート電極13a、12aの側面にコンタクトす
る。
【0020】なお、PMOSトランジスタ14、15の
ソース部になるp+ 層54等は、p+ 層45等からのP
型不純物の固層拡散によって、活性層48、47のうち
の溝43、42の底部近傍に形成される。
【0021】次に、図1に示した様に、PMOSトラン
ジスタ14、15のゲート酸化膜であるSiO2 膜55
を、活性層47、48を覆う様にCVD法で形成し、p
+ 層52、53に達するコンタクト孔56a、56b
を、SiO2 膜55に開孔する。そして、PMOSトラ
ンジスタ14、15のゲート電極14a、15aを多結
晶Si膜で形成し、コンタクト孔56b、56aを介し
てゲート電極14a、15aをp+ 層53、52にコン
タクトさせる。
【0022】その後、接地線21を多結晶Si膜等で形
成し、コンタクト孔57a、57bを介して接地線21
をn+ 層36a、36cにコンタクトさせる。そして、
ビット線24、25をAl膜等で形成し、コンタクト孔
58a、58bを介してビット線24、25をn+ 層3
6e、36gにコンタクトさせて、この第1実施例を完
成させる。
【0023】以上の様な第1実施例では、PMOSトラ
ンジスタ15、14のソース部であるp+ 層54等にコ
ンタクトしていて電源線22になっているSi基板31
と、周辺回路ではPMOSトランジスタが形成されてい
るNウェル32とは、電源電位に固定されている。ま
た、Pウェル33は接地電位に固定されている。
【0024】このため、Nウェル32とPウェル33と
は逆バイアスされて電気的に分離されており、また、S
i基板31とPウェル33とはNウェル32によって電
気的に分離されている。
【0025】但し、上述の様に、Pウェル33が接地電
位に固定されておりNウェル32が電源電位に固定され
ているので、PMOSトランジスタ14、15のチャネ
ル部のうちでPウェル33の近傍部分には正孔が誘起さ
れている。従って、PMOSトランジスタ14、15の
実効チャネル長は、Nウェル32以下の部分で決定され
る。
【0026】図4は第2実施例を示しており、図5がそ
の製造工程を示している。この第2実施例を製造するた
めには、図5(a)に示す様に、ボロンが高濃度にドー
プされた導電層61上に絶縁層62とSi層63とが順
次に積層されているSOI基板64を用いる。
【0027】この様なSOI基板64に素子分離用のS
iO2 膜34を形成する工程から溝42、43を形成す
る工程までは、上述の第1実施例の製造の際と実質的に
同様の工程を実行する。
【0028】次に、図5(b)に示す様に、PMOSト
ランジスタ14、15の活性層47、48を直ちに形成
する。そして、BF2 51を斜め方向からイオン注入し
て、ドレイン部になるp+ 層52、53を形成し、導電
層61からのボロンの固層拡散によって、ソース部にな
るp+ 層54等を形成する。p+ 層52、53は、溝4
2、43内でゲート電極13a、12aとn+ 層36
b、36fとの両方にコンタクトする。
【0029】次に、図4に示した様に、PMOSトラン
ジスタ14、15のゲート酸化膜であるSiO2 膜55
を形成する工程からビット線24、25を形成する工程
までは、再び上述の第1実施例の製造の際と実質的に同
様の工程を実行して、この第2実施例を完成させる。
【0030】なお、以上の第1及び第2実施例の何れに
おいても、プルアップ用の多結晶Si薄膜トランジスタ
がPMOSトランジスタ14、15であり、バルクトラ
ンジスタがNMOSトランジスタ12、13、16、1
7である。しかし、バルクトランジスタをPMOSトラ
ンジスタにして、多結晶Si薄膜トランジスタをNMO
Sトランジスタにしてもよい。この場合、多結晶Si薄
膜トランジスタはプルダウン用として使用され、Si基
板31及び導電層61はN型で且つ接地電位に固定され
る。
【0031】
【発明の効果】本願の発明による半導体メモリでは、メ
モリセル面積を縮小しても、負荷用トランジスタが短チ
ャネル化のためにパンチスルーするのを防止することが
でき、負荷用トランジスタの特性が変動するのも防止す
ることができるので、高密度化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願の発明の第1実施例を示しており、図2の
I−I線に沿う側断面図である。
【図2】第1実施例の平面図である。
【図3】第1実施例を製造するための工程を順次に示す
側断面図である。
【図4】第2実施例の側断面図である。
【図5】第2実施例を製造するための工程を順次に示す
側断面図である。
【図6】本願の発明を適用し得る完全CMOS型SRA
Mのメモリセルの等価回路図である。
【符号の説明】
11 フリップフロップ 14 PMOSトランジスタ 15 PMOSトランジスタ 32 Nウェル 33 Pウェル 42 溝 43 溝 62 絶縁層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1導電型チャネルの一対の駆動用トラン
    ジスタと第2導電型チャネルの一対の負荷用トランジス
    タとで形成されたフリップフロップを用いてメモリセル
    が構成されている半導体メモリにおいて、 電位固定された導電層に溝が設けられており、 前記溝の開口部と底部とを結ぶ方向がチャネル長の方向
    となる様に前記負荷用トランジスタが前記溝内に埋設さ
    れている半導体メモリ。
  2. 【請求項2】前記電位固定された導電層の代わりに絶縁
    層が用いられている請求項1記載の半導体メモリ。
JP3262746A 1991-09-13 1991-09-13 半導体メモリ Pending JPH0575066A (ja)

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JP3262746A JPH0575066A (ja) 1991-09-13 1991-09-13 半導体メモリ

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6222753B1 (en) 1997-06-27 2001-04-24 Siemens Aktiengesellschaft SRAM cell arrangement and method for manufacturing same
US6534830B2 (en) * 1999-05-12 2003-03-18 Infineon Technologies Ag Low impedance VDMOS semiconductor component

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